JP2013182919A - 有機ｅｌ素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】低電力で高温環境下での信頼性が高い有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】陽極（第一電極）２と陰極（第二電極）４との間に、少なくとも陽極２に接する酸化モリブデン層３ａと有機発光層３ｄ，３ｅとを含む機能層３を積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、機能層３のうち、酸化モリブデン層３ａに接する層として、ＨＯＭＯ準位が５．３５ｅＶ以下である正孔輸送性材料からなる層（正孔注入層）３ｂを形成してなることを特徴とする。また、前記正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が、陽極２のイオン化ポテンシャルよりも低いことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】陽極（第一電極）２と陰極（第二電極）４との間に、少なくとも陽極２に接する酸化モリブデン層３ａと有機発光層３ｄ，３ｅとを含む機能層３を積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、機能層３のうち、酸化モリブデン層３ａに接する層として、ＨＯＭＯ準位が５．３５ｅＶ以下である正孔輸送性材料からなる層（正孔注入層）３ｂを形成してなることを特徴とする。また、前記正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が、陽極２のイオン化ポテンシャルよりも低いことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子に関するものである。
従来、有機材料によって形成される自発光素子として知られる有機ＥＬ素子は、例えば、陽極となるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる第一電極と、少なくとも有機発光層を有する機能層と、陰極となるアルミニウム（Ａｌ）等からなる非透光性の第二電極と、を順次積層してなるものである（特許文献１参照）。
かかる有機ＥＬ素子は、第一電極から正孔を注入し、また、第二電極から電子を注入して正孔及び電子が有機発光層にて再結合することによって光を発するものである。有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬディスプレイは、自己発光のため視認性に優れ、完全固体素子であるため耐衝撃性や低温環境下での応答性に優れているため表示の瞬間判読が必要な車両用計器などの車載表示装置に採用されている。
特に車載表示装置に採用される有機ＥＬ素子は、広範囲な温度環境下での高信頼性が要求されるとともに低電力化が求められている。低電力で高温環境下での信頼性を高めるためには、低電圧化と高効率化が重要な課題である。これに対し、低電圧化と高効率を達成するための方法として、特許文献２に開示されるように、陽極上に酸化モリブデン（ＭｏＯ３）層を形成することで正孔注入性を向上させる方法が知られている。しかしながら、特許文献２に開示される方法は、酸化モリブデン層上に形成する有機材料（正孔輸送性材料）の条件等の最適化についての記載が十分でなく、正孔輸送性材料の特性によっては十分な低電圧化効果が得られないという点でなお改良の余地があった。
そこで本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、低電力で高温環境下での信頼性が高い有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するために、陽極と陰極との間に、少なくとも前記陽極に接する酸化モリブデン層と有機発光層とを含む機能層を積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、
前記機能層のうち、前記酸化モリブデン層に接する層として、ＨＯＭＯ準位が５．３５ｅＶ以下である正孔輸送性材料からなる層を形成してなることを特徴とする。
前記機能層のうち、前記酸化モリブデン層に接する層として、ＨＯＭＯ準位が５．３５ｅＶ以下である正孔輸送性材料からなる層を形成してなることを特徴とする。
また、前記陰極の形成後に９０℃以上で熱処理を施されてなることを特徴とする。
また、前記正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が、前記陽極のイオン化ポテンシャルよりも低いことを特徴とする。
また、前記熱処理の温度が、１１０℃以上であることを特徴とする。
また、前記熱処理の温度が、前記機能層を構成する有機材料の最低ガラス転移温度＋１０℃以下であることを特徴とする。
本発明は、低電力で高温環境下での信頼性の高い有機ＥＬ素子を提供することが可能となるものである。
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態を示す図である。本実施形態である有機ＥＬ素子は、支持基板１と、陽極となる第一電極２と、機能層３と、陰極となる第二電極４と、を有するものである。なお、有機ＥＬ素子は、吸湿剤が塗布される封止基板を支持基板１上に配設して封止されるものであるが、図１ではこの封止基板を省略している。
支持基板１は、例えば透光性のガラス材料からなる矩形状の基板である。支持基板１上には、第一電極２，機能層３及び第二電極４が順に積層形成される。
第一電極２は、正孔を注入する陽極となるものであり、支持基板１上にＩＴＯ等の透明導電材料をスパッタリング法あるいは蒸着法等の手段によって層状に形成し、フォトエッチング等の手段によって所定の形状にパターニングされてなる。また、第一電極２は、表面がＵＶ／Ｏ３処理やプラズマ処理等の表面処理を施されてなる。本実施形態においては、第一電極２は、イオン化ポテンシャルＩｐが５．３６ｅＶ程度であるものとする。
機能層３は、少なくとも酸化モリブデン層と有機発光層とを含む多層からなり、第一電極２上に形成されるものである。本実施形態においては、第一電極２側から順に酸化モリブデン層３ａ，正孔注入層３ｂ，正孔輸送層３ｃ，第一の発光層（有機発光層）３ｄ，第二の発光層（有機発光層）３ｅ，電子輸送層３ｆ及び電子注入層３ｇが順に積層形成されてなる。
酸化モリブデン層３ａは、第一電極２上に酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を真空蒸着法等の手段によって膜厚５ｎｍ程度の層状に形成してなるものである。本実施形態においては、第一電極２上の酸化モリブデン層３ａは、イオン化ポテンシャルＩｐが５．６ｅＶ程度であるものとする。
正孔注入層３ｂは、酸化モリブデン層３ａと接し、第一電極２から正孔を取り込む機能を有し、例えばアミン系化合物等の正孔輸送性材料（有機材料）を真空蒸着法等の手段によって膜厚１５〜４０ｎｍ程度の層状に形成してなる。また、正孔注入層３ｂは、特にＨＯＭＯ準位が５．３５ｅＶ以下である正孔輸送性材料からなる層である。また、正孔注入層３ｂは、ガラス転移温度Ｔｇが１３０℃以上であり、エネルギーギャップＥｇが３．１ｅＶ程度である。なお、「正孔注入層」との名称は説明の便宜上のものであり、酸化モリブデン層３ａを正孔注入層と捉えて、酸化モリブデン層３ａ上に形成される層の名称を「正孔輸送層」としてもよい。
正孔輸送層３ｃは、正孔を第一，第二の発光層３ｄ，３ｅへ伝達する機能を有し、例えばアミン系化合物等の正孔輸送性材料（有機材料）を真空蒸着法等の手段によって膜厚１５〜４０ｎｍ程度の層状に形成してなる。また、正孔輸送層３ｃは、ガラス転移温度Ｔｇが１３０℃以上であり、エネルギーギャップＥｇが３．１ｅＶ程度である。
第一の発光層３ｄは、ホスト材料に少なくとも発光を呈する発光ドーパントを共蒸着等の手段によって添加してなるものである。前記ホスト材料は、通常第一の発光層３ｄ中で最も高い比率で含まれる有機材料であり、正孔及び電子の輸送が可能であり、その分子内で正孔及び電子が再結合することで前記発光ドーパントを発光させる機能を有する。また、前記ホスト材料は、ガラス転移温度Ｔｇが１２０℃以上であり、エネルギーギャップＥｇが３．０ｅＶ程度である。前記発光ドーパントは、正孔と電子との再結合に反応して発光する機能を有する有機材料であり、所定の発光色として例えば橙色発光を示す蛍光材料からなる。また、第一の発光層３ｄは、さらに正孔輸送性ドーパントを添加するものであってもよい。前記正孔輸送性ドーパントは、第一電極２から第一の発光層３ｄへの正孔の注入効率を向上させる機能を有し、正孔移動度μｈが高く、第一の発光層３ｄ中の濃度が５０ｗｔ％以下で、ガラス転移温度Ｔｇが８５℃以上で好ましくは１１０℃以上の材料である。
第二の発光層３ｅは、ホスト材料に少なくとも発光を呈する発光ドーパントを共蒸着等の手段によって添加してなるものである。前記ホスト材料は、通常第二の発光層３ｅ中で最も高い比率で含まれる有機材料であり、正孔及び電子の輸送が可能であり、その分子内で正孔及び電子が再結合することで前記発光ドーパントを発光させる機能を有する。また、前記ホスト材料は、ガラス転移温度Ｔｇが１２０℃以上であり、エネルギーギャップＥｇが３．０ｅＶ程度である。前記発光ドーパントは、正孔と電子との再結合に反応して発光する機能を有する有機材料であり、所定の発光色として例えば青色発光を示す蛍光材料からなる。また、第二の発光層３ｅは、さらに正孔輸送性ドーパントを添加するものであってもよい。前記正孔輸送性ドーパントは、第一電極２から第二の発光層３ｅへの正孔の注入効率を向上させる機能を有し、正孔移動度μｈが高く、第二の発光層３ｅ中の濃度が５０ｗｔ％以下で、ガラス転移温度Ｔｇが８５℃以上で好ましくは１１０℃以上の材料である。
電子輸送層３ｆは、電子を第一，第二の発光層３ｄ，３ｅへ伝達する機能を有し、電子移動度μｅが１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上（μｅ≧１０−５ｃｍ２／Ｖｓ）である及び／あるいはＬＵＭＯエネルギー（電子親和力）Ｅａが３．０ｅＶより小さい（Ｅａ＜３．０ｅＶ）電子輸送性材料（有機材料）と例えばリチウム８−キノリノラート（Ｌｉｑ）等のリチウム錯体とを共蒸着等の手段によって混合し、膜厚８〜３０ｎｍ程度の層状に形成した混合層である。なお、前記電子輸送性材料とリチウム錯体とは例えばｗｔ％比率が１：１で混合されるものであるが、この比率を変更することでキャリアバランスを変化させることも可能である。また、電子輸送層３ｆとしてアルミニウムキノリン（Ａｌｑ３）を用いてもよい。
電子注入層３ｇは、電子を第二電極４から取り込む機能を有し、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）やＬｉｑを真空蒸着法等の手段によって膜厚１ｎｍ程度の薄膜状に形成してなる。
第二電極４は、電子を注入する陰極となるものであり、電子注入層３ｇ上に例えばＡｌやマグネシウム銀（Ｍｇ：Ａｇ）等の低抵抗導電材料を真空蒸着法等の手段によって膜厚５０〜２００ｎｍ程度の層状に形成した導電膜からなるものである。
以上の各部によって有機ＥＬ素子が構成されている。また、有機ＥＬ素子は、第二電極４を形成し前記封止基板を配設した後、すなわち素子形成後に９０℃以上（さらに望ましくは１１０℃以上）であって、機能層３を構成する有機材料の最低ガラス転移温度Ｔｇ+１０℃以下の大気雰囲気で熱処理を施されてなる。
本願発明者らは、鋭意検討した結果、陽極である第一電極２上に酸化モリブデン層３ａを形成する素子構成においては、酸化モリブデン層３ａと接する層（本実施形態においては正孔注入層３ｂ）をＨＯＭＯ準位が所定値以下となる正孔輸送性材料で形成することで酸化モリブデン層３ａを形成することによる正孔注入効率の向上効果を十分に発揮させ、低電力で高温環境下での信頼性の高い素子を得ることが可能であることを見いだし、本発明の第一の観点による発明に達した。特に、ＨＯＭＯ準位が３．５ｅＶ以下である正孔輸送性材料によって正孔注入層３ｂを形成することによって、正孔注入効率を向上させて低電圧と高効率を達成することができ、低電力で高温環境下での信頼性の高い有機ＥＬ素子を得ることができる。
また、第二電極４の形成後、すなわち素子形成後に有機ＥＬ素子を所定の温度以上で熱処理を施すことによって、酸化モリブデン層３ａを形成することによる正孔注入効率の向上効果を十分に発揮させ、低電力で高温環境下での信頼性の高い素子を得ることが可能であることを見いだし、本発明の第二の観点による発明に達した。特に、９０℃以上（さらに望ましくは１１０℃以上）であって、機能層３を構成する有機材料の最低ガラス転移温度Ｔｇ+１０℃以下で熱処理を施すことによって、正孔注入効率を向上させて低電圧と高効率を達成することができ、低電力で高温環境下での信頼性の高い有機ＥＬ素子を得ることができる。
また、第二電極４の形成後、すなわち素子形成後に有機ＥＬ素子を所定の温度以上で熱処理を施すことによって、酸化モリブデン層３ａを形成することによる正孔注入効率の向上効果を十分に発揮させ、低電力で高温環境下での信頼性の高い素子を得ることが可能であることを見いだし、本発明の第二の観点による発明に達した。特に、９０℃以上（さらに望ましくは１１０℃以上）であって、機能層３を構成する有機材料の最低ガラス転移温度Ｔｇ+１０℃以下で熱処理を施すことによって、正孔注入効率を向上させて低電圧と高効率を達成することができ、低電力で高温環境下での信頼性の高い有機ＥＬ素子を得ることができる。
以下、さらに本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。図２は各実施例及び各比較例の性能比較を示している。
支持基板１上にＩＴＯからなる第一電極２をスパッタリング法によって膜厚８０ｎｍで形成した後、ＡｒとＯ２のガスでプラズマ洗浄を行った。この第一電極２のイオン化ポテンシャルＩｐは理研計器株式会社製の分析装置ＡＣ−２で測定したところ５．３６ｅＶであった。
次に、第一電極２上にＭｏＯ３を真空蒸着法によって膜厚５ｎｍで成膜して酸化モリブデン層３ａとした。酸化モリブデン層３ａのイオン化ポテンシャルＩｐは分析装置ＡＣ−２で計測したところ５．６ｅＶであった。
次に、酸化モリブデン層３ａ上にアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ１を真空蒸着法によって膜厚２０ｎｍで成膜して正孔注入層３ｂとした。正孔輸送性材料ＨＩ１は、ＨＯＭＯ準位＝５．３ｅＶ、Ｔｇ＝１４６℃、Ｅｇ＝３．１ｅＶである。
次に、正孔注入層３ｂ上にアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＴ１を真空蒸着法によって膜厚１０ｎｍで成膜して正孔輸送層３ｃとした。正孔輸送性材料ＨＴ１は、ＨＯＭＯ準位＝５．６ｅＶ、Ｔｇ＝１３７℃、Ｅｇ＝３．0ｅＶである。
次に、正孔輸送層３ｃ上に、アントラセン誘導体であるホスト材料ＥＭ１と橙色発光を示す蛍光ドーパントＡＤ１からなる前記発光ドーパントとアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＴ２からなる前記正孔輸送性ドーパントを、ＥＭ１：AＤ１：ＨＴ２＝６：１．２：６のｗｔ％比率で混合して真空共蒸着法によって膜厚１５ｎｍで成膜して第一の発光層３ｄとした。ホスト材料ＥＭ１は、Ｉｐ＝５．９ｅＶ、Ｅａ＝２．９ｅＶ、μｅ＝３×１０−３ｃｍ２／Ｖｓ、μｈ＝２×１０−３ｃｍ２／Ｖｓである。蛍光ドーパントＡＤ１は、Ｅｇ＝２．０ｅＶ、Ｉｐ＝５．６ｅＶ、Ｔｇ＝１８０℃である。正孔輸送性材料ＨＴ２は、Ｉｐ＝５．４ｅＶ、μｈ＝３×１０−3ｃｍ２／Ｖｓ、Ｔｇ＝１３０℃である。
次に、第一の発光層３ｄ上に、ホスト材料ＥＭ１と青緑発光を示す蛍光ドーパントＢＤ１からなる前記発光ドーパントと正孔輸送性材料ＨＴ２からなる前記正孔輸送性ドーパントとをＥＭ１：ＢＤ１：ＨＴ２＝２０：１．２：１０のｗｔ％比率で混合して真空共蒸着法によって膜厚３０ｎｍで成膜して第二の発光層３ｅとした。蛍光ドーパントＢＤ１は、Ｅｇ＝２．７ｅＶ、Ｉｐ＝５．６ｅＶ、Ｔｇ＝２００℃である。
次に、第二の発光層３ｅ上にトリアジン誘導体である電子輸送性材料ＥＴ１とＬｉｑとを、ＥＴ１：Ｌｉｑ＝３：１のｗｔ％比率で混合して真空共蒸着法によって膜厚１０ｎｍで成膜して電子輸送層３ｆとした。電子輸送性材料ＥＴ１は、Ｉｐ＝６．５ｅＶ、Ｅｇ＝３．４ｅＶ、μｅ＝４×１０−４ｃｍ２／Ｖｓ、Ｔｇ＝１６０℃である。
さらに、電子輸送層３ｆ上に電子注入層３ｇとしてＬｉＦを真空蒸着法によって膜厚1ｎｍで成膜し、電子注入層３ｇ上に第二電極４としてＡｌを真空蒸着法によって膜厚１００ｎｍで形成した。
そして前記封止基板にて封止した後、１１０℃の大気雰囲気中で２時間の熱処理を施して有機ＥＬ素子を作製した。
実施例１は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．３９Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．６９ｃｄ／Ａであった。
次に、第一電極２上にＭｏＯ３を真空蒸着法によって膜厚５ｎｍで成膜して酸化モリブデン層３ａとした。酸化モリブデン層３ａのイオン化ポテンシャルＩｐは分析装置ＡＣ−２で計測したところ５．６ｅＶであった。
次に、酸化モリブデン層３ａ上にアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ１を真空蒸着法によって膜厚２０ｎｍで成膜して正孔注入層３ｂとした。正孔輸送性材料ＨＩ１は、ＨＯＭＯ準位＝５．３ｅＶ、Ｔｇ＝１４６℃、Ｅｇ＝３．１ｅＶである。
次に、正孔注入層３ｂ上にアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＴ１を真空蒸着法によって膜厚１０ｎｍで成膜して正孔輸送層３ｃとした。正孔輸送性材料ＨＴ１は、ＨＯＭＯ準位＝５．６ｅＶ、Ｔｇ＝１３７℃、Ｅｇ＝３．0ｅＶである。
次に、正孔輸送層３ｃ上に、アントラセン誘導体であるホスト材料ＥＭ１と橙色発光を示す蛍光ドーパントＡＤ１からなる前記発光ドーパントとアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＴ２からなる前記正孔輸送性ドーパントを、ＥＭ１：AＤ１：ＨＴ２＝６：１．２：６のｗｔ％比率で混合して真空共蒸着法によって膜厚１５ｎｍで成膜して第一の発光層３ｄとした。ホスト材料ＥＭ１は、Ｉｐ＝５．９ｅＶ、Ｅａ＝２．９ｅＶ、μｅ＝３×１０−３ｃｍ２／Ｖｓ、μｈ＝２×１０−３ｃｍ２／Ｖｓである。蛍光ドーパントＡＤ１は、Ｅｇ＝２．０ｅＶ、Ｉｐ＝５．６ｅＶ、Ｔｇ＝１８０℃である。正孔輸送性材料ＨＴ２は、Ｉｐ＝５．４ｅＶ、μｈ＝３×１０−3ｃｍ２／Ｖｓ、Ｔｇ＝１３０℃である。
次に、第一の発光層３ｄ上に、ホスト材料ＥＭ１と青緑発光を示す蛍光ドーパントＢＤ１からなる前記発光ドーパントと正孔輸送性材料ＨＴ２からなる前記正孔輸送性ドーパントとをＥＭ１：ＢＤ１：ＨＴ２＝２０：１．２：１０のｗｔ％比率で混合して真空共蒸着法によって膜厚３０ｎｍで成膜して第二の発光層３ｅとした。蛍光ドーパントＢＤ１は、Ｅｇ＝２．７ｅＶ、Ｉｐ＝５．６ｅＶ、Ｔｇ＝２００℃である。
次に、第二の発光層３ｅ上にトリアジン誘導体である電子輸送性材料ＥＴ１とＬｉｑとを、ＥＴ１：Ｌｉｑ＝３：１のｗｔ％比率で混合して真空共蒸着法によって膜厚１０ｎｍで成膜して電子輸送層３ｆとした。電子輸送性材料ＥＴ１は、Ｉｐ＝６．５ｅＶ、Ｅｇ＝３．４ｅＶ、μｅ＝４×１０−４ｃｍ２／Ｖｓ、Ｔｇ＝１６０℃である。
さらに、電子輸送層３ｆ上に電子注入層３ｇとしてＬｉＦを真空蒸着法によって膜厚1ｎｍで成膜し、電子注入層３ｇ上に第二電極４としてＡｌを真空蒸着法によって膜厚１００ｎｍで形成した。
そして前記封止基板にて封止した後、１１０℃の大気雰囲気中で２時間の熱処理を施して有機ＥＬ素子を作製した。
実施例１は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．３９Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．６９ｃｄ／Ａであった。
実施例２として、正孔注入層３ｂをアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ５としたほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。正孔輸送性材料ＨＩ５は、ＨＯＭＯ準位＝５．１５ｅＶ、Ｔｇ＝１４６℃、Ｅｇ＝３．０ｅＶである。
実施例２は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．４３Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．６７ｃｄ／Ａであった。
実施例２は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．４３Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．６７ｃｄ／Ａであった。
実施例３として、正孔注入層３ｂをアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ７としたほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。正孔輸送性材料ＨＩ７は、ＨＯＭＯ準位＝５．２２ｅＶ、Ｔｇ＝１４５℃、Ｅｇ＝２．９ｅＶである。
実施例３は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．３４Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１２．３４ｃｄ／Ａであった。
実施例３は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．３４Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１２．３４ｃｄ／Ａであった。
（比較例１）
比較例１として、酸化モリブデン層３ａを形成しないほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。
比較例１は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．４８Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１０．６７ｃｄ／Ａであった。
比較例１として、酸化モリブデン層３ａを形成しないほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。
比較例１は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．４８Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１０．６７ｃｄ／Ａであった。
（比較例２）
比較例２として、正孔注入層３ｂをアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ２としたほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。正孔輸送性材料ＨＩ２は、ＨＯＭＯ準位＝５．４０ｅＶ、Ｔｇ＝１４８℃、Ｅｇ＝３．０ｅＶである。
比較例２は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．８３Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．２４ｃｄ／Ａであった。
比較例２として、正孔注入層３ｂをアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ２としたほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。正孔輸送性材料ＨＩ２は、ＨＯＭＯ準位＝５．４０ｅＶ、Ｔｇ＝１４８℃、Ｅｇ＝３．０ｅＶである。
比較例２は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．８３Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．２４ｃｄ／Ａであった。
（比較例３）
比較例３として、正孔注入層３ｂをアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ３としたほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。正孔輸送性材料ＨＩ３は、ＨＯＭＯ準位＝５．４６ｅＶ、Ｔｇ＝１２８℃、Ｅｇ＝３．０ｅＶである。
比較例３は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝７．０９Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１０．４９ｃｄ／Ａであった。
比較例３として、正孔注入層３ｂをアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ３としたほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。正孔輸送性材料ＨＩ３は、ＨＯＭＯ準位＝５．４６ｅＶ、Ｔｇ＝１２８℃、Ｅｇ＝３．０ｅＶである。
比較例３は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝７．０９Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１０．４９ｃｄ／Ａであった。
（比較例４）
比較例４として、正孔注入層３ｂをアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ４としたほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。正孔輸送性材料ＨＩ４は、ＨＯＭＯ準位＝５．５４ｅＶ、Ｔｇ＝１３２℃、Ｅｇ＝３．１ｅＶである。
比較例４は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．９４Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１０．８２ｃｄ／Ａであった。
比較例４として、正孔注入層３ｂをアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ４としたほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。正孔輸送性材料ＨＩ４は、ＨＯＭＯ準位＝５．５４ｅＶ、Ｔｇ＝１３２℃、Ｅｇ＝３．１ｅＶである。
比較例４は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．９４Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１０．８２ｃｄ／Ａであった。
（比較例５）
比較例５として、正孔注入層３ｂをアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ６としたほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。正孔輸送性材料ＨＩ６は、ＨＯＭＯ準位＝５．４０ｅＶ、Ｔｇ＝１３９℃、Ｅｇ＝２．９ｅＶである。
比較例５は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝７．３６Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１０．１７ｃｄ／Ａであった。
比較例５として、正孔注入層３ｂをアミン系化合物である正孔輸送性材料ＨＩ６としたほかは、実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製及び特性の測定を行った。正孔輸送性材料ＨＩ６は、ＨＯＭＯ準位＝５．４０ｅＶ、Ｔｇ＝１３９℃、Ｅｇ＝２．９ｅＶである。
比較例５は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝７．３６Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１０．１７ｃｄ／Ａであった。
かかる測定結果が示すように、実施例１は、比較例１に対して駆動電圧Ｖｐが低く、また、電流効率Ｌ／Ｊが高い。したがって、陽極である第一電極２上に酸化モリブデン層３ａを設けることで正孔注入効率を向上させて低電圧化と高効率化が可能であることがわかる。また、同じく第一電極２上に酸化モリブデン層３ａを設ける構成であっても、酸化モリブデン層３ａと接する正孔注入層３ｂのＨＯＭＯ準位が５．４０ｅＶ以上である比較例２〜５においては、酸化モリブデン層３ａを設けない比較例１に対して駆動電圧Ｖｐが高く、また、比較例３及び５についてはこれに加えて比較例１に対して電流効率Ｌ／Ｊが低い。これに対し、酸化モリブデン層３ａと接する正孔注入層３ｂのＨＯＭＯ準位が５．３０ｅＶ以下である実施例１〜３においては、酸化モリブデン層３ａを設けない比較例１に対して駆動電圧Ｖｐが低く、また、電流効率Ｌ／Ｊが高く、酸化モリブデン層３ａによる正孔注入効率の向上効果を得ることが可能となっている。なお、正孔注入層３ｂのＨＯＭＯ準位が５．３０ｅＶである実施例１について特に高い低電圧効果が得られている。本願発明者は、実施例１〜３における評価結果は正孔注入層３ｂのＨＯＭＯ準位が第一電極２のイオン化ポテンシャルＩｐの実測値である５．３６ｅＶより低くしたことによるものと推測しており、これによれば正孔注入層３ｂのＨＯＭＯ準位を５．３５ｅＶ以下とすれば、酸化モリブデン層３ａによる低電圧及び高効率の効果を得ることが可能であると言える。
図３は、実施例１において熱処理の温度をそれぞれ２５℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃とした場合の性能比較を示すものである。
熱処理の温度を２５℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝７．１４Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１０．４３ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を６０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝７．１４Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．１６ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を７０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝７．０７Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．３１ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を８０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．９６Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．１６ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を９０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．７５Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．７７ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を１１０℃とした場合（すなわち前述の実施例１と同様）は、前述のように、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．３９Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．６９ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を１２０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．２７Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１２．０５ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を１３０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．１３Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．９８ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を１４０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．０１Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．９０ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を１５０℃とした場合は、通電しても発光しなかった（不灯）。
熱処理の温度を２５℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝７．１４Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１０．４３ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を６０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝７．１４Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．１６ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を７０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝７．０７Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．３１ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を８０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝６．９６Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．１６ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を９０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．７５Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．７７ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を１１０℃とした場合（すなわち前述の実施例１と同様）は、前述のように、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．３９Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．６９ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を１２０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．２７Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１２．０５ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を１３０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．１３Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．９８ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を１４０℃とした場合は、通電すると白色発光を示し、その特性はピーク輝度Ｌｐ＝３２０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧Ｖｐ＝５．０１Ｖ、電流効率Ｌ／Ｊ＝１１．９０ｃｄ／Ａであった。
熱処理の温度を１５０℃とした場合は、通電しても発光しなかった（不灯）。
かかる測定結果が示すように、第一電極２上に酸化モリブデン層３ａを設ける構成において、素子形成後の熱処理の温度を上昇させることで低電圧及び高効率の効果が得られることがわかる。特に、９０℃での熱処理は、８０℃での熱処理に対して駆動電圧Ｖｐが１．２１Ｖ低減され（６．９６Ｖ−５．７５Ｖ）、さらに熱処理の温度を上昇させると１４０℃まで徐々に駆動電圧Ｖｐが下がっている。また、電流効率Ｌ／Ｊも８０℃での熱処理よりも９０℃での熱処理の方が高く、さらに熱処理の温度を上昇させても１４０℃まで８０℃の熱処理よりも電流効率Ｌ／Ｊが高い。したがって、９０℃以上の温度で熱処理することで顕著な低電圧効果が得られ、また、高効率であることがわかる。これは、熱処理によって第一電極２と酸化モリブデン層３ａとの界面が安定化するためであると推測される。しかし、熱処理の温度が１５０℃である場合は通電しても発光せず、有機ＥＬ素子として用いることができない。これは、熱処理の温度が機能層３を構成する有機材料の最低ガラス転移温度（実施例１においてはホスト材料ＥＭ１のＴｇ＝１３０℃）に対して高すぎると有機材料が結晶化することによるものであると推測される。したがって、熱処理の温度は、９０℃以上（さらに望ましくは１１０℃以上）であって、実施例１においては１４０℃、すなわち機能層３を構成する有機材料の最低ガラス転移温度Ｔｇ+１０℃以下であることが望ましい。
以上の実験結果からも、本発明により低電圧化及び高効率化によって低電力で高温環境下での信頼性が高い有機ＥＬ素子を得ることができることは明らかである。
なお、本実施形態は、本発明の有機ＥＬ素子は、正孔注入層３ｂ及び正孔輸送層３ｃがそれぞれ順次積層されるものであったが、正孔注入輸送層が単一層にて形成されるものであってもよい。また、有機発光層が単一層あるいは三層以上であってもよい。また、電子輸送層が複数層形成される構成であってもよい。
本発明は、有機ＥＬ素子に関し、特に車載用表示器などの高温環境下での使用が想定される機器に用いられる有機ＥＬ素子に好適である。
１ 支持基板
２ 第一電極（陽極）
３ 機能層
３ａ 酸化モリブデン層
３ｂ 正孔注入層
３ｃ 正孔輸送層
３ｄ 第一の発光層（有機発光層）
３ｅ 第二の発光層（有機発光層）
３ｆ 電子輸送層
３ｇ 電子注入層
４ 第二電極（陰極）
２ 第一電極（陽極）
３ 機能層
３ａ 酸化モリブデン層
３ｂ 正孔注入層
３ｃ 正孔輸送層
３ｄ 第一の発光層（有機発光層）
３ｅ 第二の発光層（有機発光層）
３ｆ 電子輸送層
３ｇ 電子注入層
４ 第二電極（陰極）
Claims (5)
- 陽極と陰極との間に、少なくとも前記陽極に接する酸化モリブデン層と有機発光層とを含む機能層を積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、
前記機能層のうち、前記酸化モリブデン層に接する層として、ＨＯＭＯ準位が５．３５ｅＶ以下である正孔輸送性材料からなる層を形成してなることを特徴とする有機ＥＬ素子。 - 前記陰極の形成後に９０℃以上で熱処理を施されてなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
- 前記正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が、前記陽極のイオン化ポテンシャルよりも低いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
- 前記熱処理の温度が、１１０℃以上であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の有機ＥＬ素子。
- 前記熱処理の温度が、前記機能層を構成する有機材料の最低ガラス転移温度＋１０℃以下であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
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